專利名稱：混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超級(jí)節(jié)能的、可用于汽車動(dòng)力的，混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
從技術(shù)層面上來看，大多數(shù)的現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)已十分優(yōu)秀和完善，但在“節(jié)能、減排”方面，已經(jīng)難以取得長足的進(jìn)展。面對(duì)“環(huán)保和能源”方面的巨大社會(huì)壓力，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施
重大變革?，F(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)在“節(jié)能、減排”方面難以取得長足進(jìn)展的主要障礙是1.現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)、有效熱效率η e 一般僅有20 30 %，無法將水冷(或風(fēng)冷)和廢氣帶走的大約60%的熱能有效的利用起來。2.要大幅度提高燃油效率，就得大幅度的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比；但是“爆震”問題是無法逾越的障礙。3.要大幅度降低有害排放物、降低廢氣中的NOx的含量，就得確保燃油充分的燃燒并大幅度降低氣缸內(nèi)混合氣燃燒溫度和燃燒溫度的峰值(一般希望燃燒溫度的峰值不超過1372°C )，但是、現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)無法有效的控制混合氣燃燒溫度以及燃燒溫度的峰值。4.能源利用形式單一。已授權(quán)的中國專利ZL 200820064783. X混合動(dòng)力柔性發(fā)動(dòng)機(jī)；對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施了重大變革、須已搭建起新一代發(fā)動(dòng)機(jī)的雛型、但需進(jìn)一步優(yōu)化。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)在“節(jié)能、減排”方面的不足之處，本實(shí)用新型提供一種可以靈活組織工作模式的混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)。混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的工作模式由ECU的監(jiān)控軟件所確定，ECU能有效的控制混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)在全工況內(nèi)都運(yùn)行于最佳狀態(tài)?；旌蟿?dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也隨著ECU監(jiān)控軟件升級(jí)而提高。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是1.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)主要由高壓內(nèi)燃機(jī)(1)、低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )、高壓儲(chǔ)氣罐(11)這四個(gè)主體；以及進(jìn)氣溫度控制器(5)，電子控制器ECU、及傳感器組件(14、15、16、17)等組合而成。2.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓內(nèi)燃機(jī)(1)有至少二個(gè)或多個(gè)氣缸(1-06)、氣缸 (1-06)內(nèi)壁噴涂絕熱陶瓷層，每個(gè)氣缸(1-06)均有一個(gè)內(nèi)襯陶瓷的獨(dú)立燃燒室(1-13)和一個(gè)鑲襯陶瓷頂?shù)幕钊?1-03)及兩個(gè)排氣門(1-19)與相應(yīng)的鏈桿(1-01)和曲軸(1-21) 的一部分；獨(dú)立燃燒室配有高壓噴氣門(1-14)及火花塞(1-09)和壓電式噴油器(1-17)。混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓內(nèi)燃機(jī)(1)只有做功行程和排氣行程，無吸氣行程和壓縮行程；高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)的高壓空氣由高壓儲(chǔ)氣罐(11)供給，高壓內(nèi)燃機(jī)(1)獨(dú)立燃燒室(1-13)的充氣由ECU控制的高壓噴氣門(1-14)獨(dú)立完成，向獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)噴油、由ECU控制的壓電式噴油器(1-17)獨(dú)立完成，可燃混合氣的燃燒基本上在獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)完成，燃燒后的可燃混合氣進(jìn)入氣缸(1-06)內(nèi)膨脹做功；排氣方式則與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)相同、由兩個(gè)排氣門(1-19)完成。3.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)有一套完善的空氣壓縮系統(tǒng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)續(xù)航和輕載、空載或負(fù)載制動(dòng)時(shí)回收動(dòng)能；高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的曲軸(1-21)可以通過齒輪Z1、齒輪4和電磁離合器⑵按需拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II)壓縮空氣供應(yīng)高壓內(nèi)燃機(jī)(1)或向高壓儲(chǔ)氣罐(11)充氣； 負(fù)載制動(dòng)時(shí)，通過負(fù)載慣性轉(zhuǎn)軸、齒輪A、齒輪&和電磁離合器( 拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī) (I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II)壓縮空氣、向高壓儲(chǔ)氣罐(11)充氣回收動(dòng)能。從以上三條所述來看混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的各工作部件、工作過程、及其工作狀態(tài)都可單獨(dú)調(diào)控，因此，為ECU提供了一個(gè)柔性的環(huán)境。讓ECU能方便、靈活的為發(fā)動(dòng)機(jī)全工況都組織好最優(yōu)化的工作模式，并實(shí)施有效的控制。4.現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)、有效熱效率η e—般是20 30%，10%的熱量損失于摩擦中，25% 的熱量由廢氣帶走，40%的熱量傳給汽缸外的冷卻水(或空氣)。因此，為了盡量將冷卻水和廢氣可能帶走的大量熱能有效的利用起來；高壓內(nèi)燃機(jī)(1)除了對(duì)獨(dú)立燃燒室(1-13)和氣缸(1-06)已采取絕熱措施外，高壓內(nèi)燃機(jī)(1)不設(shè)置獨(dú)立的缸外冷卻系統(tǒng)，獨(dú)立燃燒室 (1-13)和氣缸(1-06)的冷卻、由ECU控制高壓噴氣門(1-14)在氣缸(1-06)做功行程的合適階段向獨(dú)立燃燒室(1-1 和氣缸(1-06)內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣)來迅速吸收利用獨(dú)立燃燒室和氣缸中的余熱而膨脹做功、并實(shí)施缸內(nèi)冷卻。由于常溫高壓空氣(或冷高壓空氣)在獨(dú)立燃燒室(1-13)和氣缸(1-06)內(nèi)膨脹做功、需要大量吸熱而使其排氣溫度低、從獨(dú)立燃燒室(1-1 和氣缸(1-06)流出的熱量少，混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率I將非常的高。5.為了更加節(jié)省燃料和減少有害氣體排放，盡量應(yīng)用地面大型“加氣站”高速充入低成本的高壓空氣(晚間、用戶也可在自己車庫內(nèi)用“車配”微型高壓氣泵充氣)。也可將高壓儲(chǔ)氣罐(11)制造成標(biāo)準(zhǔn)化的高壓儲(chǔ)氣罐、可預(yù)先在各地“加氣站”充入標(biāo)準(zhǔn)量的高壓空氣待汽車需要“加氣”時(shí)直接換下空罐；這樣便節(jié)省了發(fā)動(dòng)機(jī)靠燃燒燃料來完成的吸氣和壓縮的所需燃料。6.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作方式是高壓儲(chǔ)氣罐(11)輸出的高壓空氣、 被進(jìn)氣溫度控制器( 調(diào)溫后，當(dāng)高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的某個(gè)氣缸(1-06)排氣行程即將結(jié)束、 Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)已關(guān)閉該氣缸(1_06)的獨(dú)立燃燒室 (1-13)時(shí)，由ECU控制的高壓氣門(1-14)按ECU預(yù)定的充量高速噴入高壓內(nèi)燃機(jī)⑴的獨(dú)立燃燒室(1-13)、與由E⑶控制的壓電式噴油器(1-17)同步噴入的獨(dú)立燃燒室(1-13)的霧狀燃油迅速混合形成均勻的高壓燃油混合氣，待電火花正時(shí)點(diǎn)火、高壓燃油混合氣燃燒而升溫升壓；當(dāng)該氣缸(1-06)的活塞(1-03)移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，排氣門(1-19)關(guān)閉、排氣結(jié)束；當(dāng)該氣缸(1-06)的活塞(1-03)移動(dòng)越過上止點(diǎn)TDC (約30°CA)時(shí)，Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)將逐漸打開該氣缸(1-06)關(guān)閉的獨(dú)立燃燒室 (1-13)、獨(dú)立燃燒室(1-1 中高壓燃油混合氣燃燒后的高壓高溫氣體噴入該氣缸(1-06) 中膨脹做功；在該氣缸(1-06)膨脹做功過程中、ECU根據(jù)混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況， “自適應(yīng)”的向該氣缸(1-06)的獨(dú)立燃燒室(1-13)和該氣缸(1-06)內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣)來迅速吸收利用獨(dú)立燃燒室和氣缸中的余熱而膨脹做功、并實(shí)施缸內(nèi)冷卻。本實(shí)用新型與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)1.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)能精確的控制獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)高壓可燃混合氣著火前的溫度，而有效的組織高壓可燃混合氣平穩(wěn)快速低溫燃燒，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效地控制氮氧化合物(NOx)和一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)的排放，在環(huán)保方面的優(yōu)勢非常明顯。2.現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)、有效熱效率η 般僅有20 30%，而60%以上的熱量被廢氣和冷卻水帶走；混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)則對(duì)獨(dú)立燃燒室和氣缸已采取絕熱措施、以減少獨(dú)立燃燒室和氣缸內(nèi)的熱能流失，并由E⑶控制高壓噴氣門(1-14)在做功行程的合適階段向獨(dú)立燃燒室(1-1 和氣缸(1-06)內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣)來迅速吸收利用獨(dú)立燃燒室和氣缸中的余熱而膨脹做功、和實(shí)施缸內(nèi)冷卻；混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況時(shí)、其有效熱效率He將能高達(dá)70 80%。3.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)能完全消除“爆震”其壓縮比很高，壓縮比提高可以改善循環(huán)的熱量利用(膨脹比加大)而極大的提高燃油效率；而且適用燃料的范圍大大拓寬，可以使用低標(biāo)號(hào)的車用汽油和廉價(jià)的車用燃料(含大量正庚烷)。4.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)采用高壓儲(chǔ)氣罐(11)輸出的高壓空氣預(yù)置成高壓燃油混合氣的供給形式來代替理想氣體動(dòng)力循環(huán)中的等熵絕熱壓縮過程；因而，其能量密度可比現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)提高很多。5.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU能方便的根據(jù)負(fù)載所需功率大小“自適應(yīng)”的調(diào)控獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)可燃混合氣充量、壓力、溫度以及空燃比；而避免大馬拉小車的浪費(fèi)現(xiàn)象。6.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)所需的高壓空氣可直接由地面高壓供氣站將高壓空氣充入車載儲(chǔ)氣罐內(nèi)供發(fā)動(dòng)機(jī)使用，以實(shí)現(xiàn)極大限度的降低燃油消耗和降低對(duì)空氣的污染。同時(shí)、由于供氣站充氣的成本比車上用燃油動(dòng)力充氣的成本低很多、而大大的降低了汽車的運(yùn)行成本。而且地面高壓供氣站可在電網(wǎng)處于供電低谷時(shí)段用電，使運(yùn)行成本近一步降低并改善了電網(wǎng)的運(yùn)行?；旌蟿?dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)不由氣缸來完成吸氣和壓縮，受高寒地區(qū)的低氣壓影響較現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)小因此，也更適合高原地區(qū)使用。7.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)能完美繼承現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，直接利用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和現(xiàn)有空壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的工藝及技術(shù)裝備、無特殊制造工藝要求和無需添置專用設(shè)備?；旌蟿?dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝性好、造價(jià)低、維修簡便，適用于各種類型的汽車，在汽車中應(yīng)用其布局方便。8.混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)特別適合于汽車需要頻繁起步、變速的城市交通環(huán)境使用；在汽車處于低功耗運(yùn)行狀況時(shí)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)處于對(duì)應(yīng)的最佳狀態(tài)運(yùn)行、用增加空氣壓縮機(jī)負(fù)荷的方式將發(fā)動(dòng)機(jī)多余的動(dòng)力轉(zhuǎn)化成壓縮空氣儲(chǔ)蓄至高壓儲(chǔ)氣罐中。當(dāng)汽車遇到紅燈或需臨時(shí)停車時(shí)運(yùn)行在最佳狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)，將全力拖動(dòng)空氣壓縮機(jī)對(duì)高壓儲(chǔ)氣罐充氣儲(chǔ)能。9.發(fā)動(dòng)機(jī)具備自起動(dòng)功能可即時(shí)起動(dòng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，無需怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、也無需配套起動(dòng)電機(jī)。


5[0029]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的B-B剖視圖。圖3是本實(shí)用新型的高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的A-A剖視圖。圖4是本實(shí)用新型的高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的C-C剖視圖。圖中，1.高壓內(nèi)燃機(jī)，I .低壓空氣壓縮機(jī)，II .高壓空氣壓縮機(jī)，2.電磁離合器， 3.單向閥I，4.輸氣管道I，5.進(jìn)氣溫度控制器，6.進(jìn)氣管道，7.輸氣管道II，8.單向閥 II，9.順序閥，10.空氣冷卻器，11.高壓儲(chǔ)氣罐，12.單向閥III，13.空氣過濾器，14.氣溫、 氣壓傳感器，15.氣溫傳感器，16.高壓內(nèi)燃機(jī)(1)綜合傳感器，17.獨(dú)立燃燒室氣溫、氣壓、 氧傳感器，SJX.數(shù)據(jù)線，KZX.控制線；1-01.鏈桿，1-02.氣缸體，1-03.活塞，1_04.耐高溫彈簧，1-05.絕熱陶瓷噴涂層， 1-06.氣缸，1-07. Si3N4陶瓷活塞柱，1-08. Si3N4陶瓷密封套，1-09.火花塞，1-10.陶瓷熱障層，1-11.氣缸蓋，1-12.氣缸燃燒室上蓋，1-13.獨(dú)立燃燒室，1-14.高壓噴氣門，1_15.陶瓷熱障層，1-16. Si3N4陶瓷獨(dú)立燃燒室體，1-17.壓電式噴油器，1-18.活塞銷，1-19.排氣門， 1-20.氣門座，1-21.曲軸，1-22.排氣管。
具體實(shí)施方式
混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)主要由高壓內(nèi)燃機(jī)(1)、低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )、高壓儲(chǔ)氣罐(11)這四個(gè)主體；以及進(jìn)氣溫度控制器(5)，電子控制器ECU、及傳感器組件(14、15、16、17)等組合而成。其中高壓內(nèi)燃機(jī)(1)是由現(xiàn)有缸內(nèi)直噴(或普通進(jìn)氣道噴射)、火花點(diǎn)火式汽油機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成；高壓內(nèi)燃機(jī)(1)有至少二個(gè)或多個(gè)氣缸(1-06)、氣缸(1-06)內(nèi)壁噴涂絕熱陶瓷層，每個(gè)氣缸(1-06)均有一個(gè)內(nèi)襯陶瓷的獨(dú)立燃燒室(1-1 和一個(gè)鑲襯陶瓷頂?shù)幕钊?1-0 及兩個(gè)排氣門(1-19)與相應(yīng)的鏈桿(1-01)和曲軸的一部分；獨(dú)立燃燒室配有高壓噴氣門(1-14)及火花塞(1-09)和壓電式噴油器(1-17)?；旌蟿?dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓內(nèi)燃機(jī)(1)只有做功行程和排氣行程，無吸氣行程和壓縮行程；高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)的高壓空氣由高壓儲(chǔ)氣罐(11)供給，高壓內(nèi)燃機(jī)⑴獨(dú)立燃燒室(1-13) 的充氣由ECU控制的高壓噴氣門(1-14)獨(dú)立完成，向獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)噴油、由ECU控制的壓電式噴油器(1-17)獨(dú)立完成，可燃混合氣的燃燒基本上在獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)完成，燃燒后的可燃混合氣進(jìn)入氣缸(1-06)內(nèi)膨脹做功；排氣方式則與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)相同、由兩個(gè)排氣門(1-19)完成。其二、低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )為現(xiàn)成商品；推薦選用重慶大學(xué)設(shè)計(jì)的那種變壁厚高壓縮比渦旋壓縮機(jī)。其三、進(jìn)氣溫度控制器( 僅在發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放中的氮氧化合物(NOx)和一氧化碳(Co)、碳?xì)浠衔?HC)等有害物質(zhì)超標(biāo)時(shí)、或特殊情況下、才調(diào)制進(jìn)氣溫度，平時(shí)只起輸氣管道的作用；可選用變頻熱泵輔助調(diào)溫。其四、高壓儲(chǔ)氣罐(11)為現(xiàn)成碳纖維高壓空氣儲(chǔ)氣罐。其五、電子控制器E⑶存儲(chǔ)有大量的以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)的監(jiān)控程序、供E⑶自適應(yīng)選擇性調(diào)用；ECU負(fù)責(zé)采集各傳感器組件(14、15、16、17)的檢測數(shù)據(jù)，并為高壓內(nèi)燃機(jī)⑴的獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)組織最佳的可燃混合氣溫度、空燃比、壓力及可燃混合氣充量，以及排氣、充氣、點(diǎn)火正時(shí)控制。第一實(shí)施例高壓儲(chǔ)氣罐(11)輸出的高壓空氣、依次經(jīng)過單向閥II (8)、輸氣管道II (7)、輸氣管道I (4)、進(jìn)入進(jìn)氣溫度控制器( ，進(jìn)氣溫度控制器( 按ECU預(yù)定值將輸入的高壓空氣進(jìn)行溫度調(diào)制(或不調(diào)制)；當(dāng)高壓內(nèi)燃機(jī)⑴的某個(gè)氣缸(1-06)排氣行程即將結(jié)束、 Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)已關(guān)閉該氣缸(1_06)的獨(dú)立燃燒室 (1-13)時(shí)，調(diào)溫后的高壓空氣經(jīng)過進(jìn)氣管道(6)、由E⑶控制的高壓噴氣門(1-14)按E⑶ 預(yù)定的充量高速噴入該氣缸(1-06)的獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)與由ECU控制的壓電式噴油器 (1-17)同步噴入獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)的霧狀燃油迅速混合、形成均勻的高壓燃油混合氣， 并且高壓燃油混合氣在獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)迅速吸收室內(nèi)余熱而升溫升壓提高易燃性， 待電火花正時(shí)點(diǎn)火、高壓燃油混合氣燃燒而升溫升壓；當(dāng)該氣缸(1-06)的活塞(1-0 移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，排氣門(1-19)關(guān)閉、排氣結(jié)束；當(dāng)該氣缸(1-06)的活塞(1-03)移動(dòng)越過上止點(diǎn)TDC(約300C A)時(shí)，Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)將逐漸打開該氣缸(1-06)關(guān)閉的獨(dú)立燃燒室(1-13)、獨(dú)立燃燒室(1-1 中高壓燃油混合氣燃燒后的高壓高溫氣體噴入該氣缸(1-06)中膨脹做功；在該氣缸(1-06)膨脹做功過程中、由 ECU控制高壓噴氣門(1-14)在該氣缸(1-06)做功行程的合適階段向獨(dú)立燃燒室(1-13)和該氣缸(1-06)內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣)來迅速吸收利用獨(dú)立燃燒室和氣缸中的余熱而膨脹做功、并實(shí)施缸內(nèi)冷卻。當(dāng)該氣缸(1-06)做功行程結(jié)束而進(jìn)入排氣行程；排氣門(1-19)打開、開始排氣， 當(dāng)該氣缸(1-06)的活塞又向上移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的該氣缸(1-06) 便完成了一次工作循環(huán)、將要進(jìn)入下一次工作循環(huán)。第二實(shí)施例混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)高壓儲(chǔ)氣罐(11)輸出的高壓空氣、依次經(jīng)過單向閥 II (8)、輸氣管道II (7)、輸氣管道I (4)、進(jìn)入進(jìn)氣溫度控制器(5)，進(jìn)氣溫度控制器(5)先按ECU預(yù)定值將輸入的高壓空氣進(jìn)行溫度調(diào)制；然后ECU將過上止點(diǎn)TDC最近的那個(gè)氣缸 (1-06)(暫時(shí)命名為“氣缸A”)的排氣門(1-19)關(guān)閉，待排氣門(1-19)關(guān)閉后、ECU便控制高壓噴氣門(1-14)向“氣缸A”內(nèi)注入高壓空氣、推動(dòng)活塞(1-0 向下移動(dòng)；在活塞 (1-03)向下移動(dòng)的過程中；必將有另一個(gè)氣缸(1-06)(暫時(shí)命名為“氣缸B”)處于排氣行程，當(dāng)“氣缸B”排氣行程即將結(jié)束、Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)已關(guān)閉“氣缸B”的獨(dú)立燃燒室(1-13)時(shí)，調(diào)溫后的高壓空氣經(jīng)過進(jìn)氣管道(6)、由E⑶控制的高壓噴氣門(1-14)按ECU預(yù)定的充量高速噴入“氣缸B”的獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)與由 ECU控制的壓電式噴油器(1-17)同步噴入立燃燒室(1-1 內(nèi)的霧狀燃油迅速混合、形成均勻的高壓燃油混合氣，待電火花正時(shí)點(diǎn)火、高壓燃油混合氣燃燒而升溫升壓；當(dāng)“氣缸B”的活塞(1-03)移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，排氣門(1-19)關(guān)閉、排氣結(jié)束；當(dāng)“氣缸B”的活塞 (1-03)移動(dòng)越過上止點(diǎn)TDC(約300C A)時(shí)，Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套 (1-08)將逐漸打開“氣缸B”的關(guān)閉的獨(dú)立燃燒室(1-13)、獨(dú)立燃燒室(1-13)中高壓燃油混合氣燃燒后的高壓高溫氣體噴入“氣缸B”中膨脹做功；在膨脹做功過程中、由ECU控制高壓噴氣門(1-14)在“氣缸B”做功行程的合適階段向獨(dú)立燃燒室(1-13)和“氣缸B”內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣)來迅速吸收利用獨(dú)立燃燒室和氣缸中的余熱而膨脹做功、并實(shí)施缸內(nèi)冷卻。在“氣缸B”膨脹做功過程中、先前“氣動(dòng)”做功的那個(gè) “氣缸A”已進(jìn)入排氣行程，當(dāng)“氣缸A”排氣行程即將結(jié)束、Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4 陶瓷密封套(1-08)已關(guān)閉“氣缸A”獨(dú)立燃燒室(1-1 時(shí)，調(diào)溫后的高壓空氣經(jīng)過進(jìn)氣管道(6)、由E⑶控制的高壓噴氣門(1-14)按E⑶預(yù)定的充量高速噴入“氣缸A”的獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)與由E⑶控制的壓電式噴油器(1-17)同步噴入“氣缸A”立獨(dú)燃燒室(1-13) 內(nèi)的霧狀燃油迅速混合、形成均勻的高壓燃油混合氣，待電火花正時(shí)點(diǎn)火、高壓燃油混合氣燃燒而升溫升壓；當(dāng)“氣缸A”的活塞(1-03)移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，排氣門(1-19)關(guān)閉、排氣結(jié)束；當(dāng)“氣缸A”活塞(1-03)移動(dòng)越過上止點(diǎn)TDC (約300C A)時(shí)，Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)將逐漸打開“氣缸A”關(guān)閉的獨(dú)立燃燒室(1-13)、獨(dú)立燃燒室(1-1 中燃油混合氣燃燒后的高壓高溫氣體噴入“氣缸A”中膨脹做功；在“氣缸 A”膨脹做功過程中、由E⑶控制高壓噴氣門(1-14)在“氣缸A”做功行程的合適階段向“氣缸A”獨(dú)立燃燒室(1-1 和“氣缸A”內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣) 來迅速吸收利用獨(dú)立燃燒室和氣缸中的余熱而膨脹做功、并實(shí)施缸內(nèi)冷卻。這樣，“氣缸A” 與“氣缸B”的輪換“膨脹做功”將持續(xù)下去；也就是說混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)、僅需一個(gè)“氣動(dòng)”行程便可完成。第三實(shí)施例當(dāng)高壓儲(chǔ)氣罐(11)儲(chǔ)存的高壓空氣快用完、又暫時(shí)無法加氣，需續(xù)航時(shí)ECU控制高壓內(nèi)燃機(jī)⑴的曲軸通過齒輪乙、齒輪&和電磁離合器⑵拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、 高壓空氣壓縮機(jī)(II )壓縮空氣；低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )輸出的高壓空氣依次經(jīng)過單向閥I ( 、輸氣管道I (4)、進(jìn)入進(jìn)氣溫度控制器(5)，進(jìn)氣溫度控制器 (5)按ECU預(yù)定值將輸入的高壓空氣進(jìn)行溫度調(diào)制；當(dāng)高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的某個(gè)氣缸(1-06) 排氣行程即將結(jié)束、Si3N4陶瓷活塞柱(1-07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)已關(guān)閉獨(dú)立燃燒室(1-13)時(shí)，調(diào)溫后的高壓空氣經(jīng)過進(jìn)氣管道(7)、由E⑶控制的高壓噴氣門(1-14)按E⑶ 預(yù)定的充量高速噴入該氣缸(1-06)的獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)與由ECU控制的壓電式噴油器 (1-17)同步噴入該氣缸(1-06)的獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)的霧狀燃油迅速混合、形成均勻的高壓燃油混合氣，并且高壓燃油混合氣在獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)迅速吸收室內(nèi)余熱而升溫升壓提高易燃性，待電火花正時(shí)點(diǎn)火、高壓燃油混合氣燃燒而升溫升壓；當(dāng)該氣缸(1-06) 的活塞(1-03)移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，排氣門(1-19)關(guān)閉、排氣結(jié)束；當(dāng)該氣缸(1-06) 的活塞(1-0 移動(dòng)越過上止點(diǎn)TDC (約30°CA)時(shí)，Si3N4陶瓷活塞柱(1_07)和Si3N4陶瓷密封套(1-08)將逐漸打開該氣缸(1-06)關(guān)閉的獨(dú)立燃燒室(1-13)、獨(dú)立燃燒室(1-13)中高壓燃油混合氣燃燒后的高壓高溫氣體噴入該氣缸(1-06)中膨脹做功；在膨脹做功過程中、 由ECU控制高壓噴氣門(1-14)在該氣缸(1-06)做功行程的合適階段向該氣缸(1-06)的獨(dú)立燃燒室(1-1 和該氣缸(1-06)內(nèi)第二次或多次噴入常溫高壓空氣(或冷高壓空氣) 來迅速吸收利用該氣缸(1-06)的獨(dú)立燃燒室(1-1 和該氣缸(1-06)中的余熱而膨脹做功、并實(shí)施缸內(nèi)冷卻。當(dāng)該氣缸(1-06)的活塞又向上移動(dòng)到上止點(diǎn)TDC附近時(shí)，該氣缸(1_06)便完成
一次工作循環(huán)。當(dāng)混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)輕載或空載時(shí)；低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )輸出的壓縮空氣用不完，管路系統(tǒng)中的空氣壓力將會(huì)升高、而打開順序閥(9)，多余的壓縮空氣將經(jīng)過輸氣管道II (7)、順序閥(9)、空氣冷卻器(10)向高壓儲(chǔ)氣罐(11)充氣來儲(chǔ)存壓縮空氣。第四實(shí)施例當(dāng)高壓儲(chǔ)氣罐(1 需在旅途中補(bǔ)充壓縮空氣時(shí)、或者混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)輕載或空載時(shí)；ECU控制高壓內(nèi)燃機(jī)(1)通過齒輪Z1、齒輪4和電磁離合器( 拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )壓縮空氣，低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II ) 輸出的高壓空氣依次經(jīng)過單向閥I (3)、輸氣管道I 0)、輸氣管道II (7)、順序閥(9)、空氣冷卻器(10)向高壓儲(chǔ)氣罐(11)充氣或儲(chǔ)存多余的動(dòng)能。當(dāng)混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載進(jìn)入預(yù)制動(dòng)或汽車下坡時(shí)；ECU控制并通過負(fù)載慣性轉(zhuǎn)軸、齒輪&、齒輪\和電磁離合器 (2)拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )壓縮空氣，低壓空氣壓縮機(jī)(I )、 高壓空氣壓縮機(jī)(II )輸出的高壓空氣依次經(jīng)過單向閥I (3)、輸氣管道I 0)、輸氣管道 II (7)、順序閥(9)、空氣冷卻器(10)向高壓儲(chǔ)氣罐(11)充氣回收動(dòng)能。對(duì)高壓儲(chǔ)氣罐(11)加氣主要是由地面大型加氣站高速充氣分鐘內(nèi)充滿)， 也可以晚間在車庫內(nèi)用家用(或“車配”)微型高壓氣泵充氣；加氣源的高壓空氣依次經(jīng)空氣過濾器(13)、單向閥III (12)向高壓儲(chǔ)氣罐(11)充氣。本實(shí)用新型不局限于所示的實(shí)施例，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變型。以上對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式的描述是示意性的，沒有限制性。所以，如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，作出的其它實(shí)施例，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求1.一種混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)由高壓內(nèi)燃機(jī)(1)、低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )和高壓儲(chǔ)氣罐(11)這四個(gè)主體；以及進(jìn)氣溫度控制器(5)、電磁離合器O)、單向閥I (3)、單向閥II (8)、單向閥III (12)、輸氣管道I (4)、輸氣管道II (7)、進(jìn)氣管道(6)、 電子控制器ECU、及氣溫、氣壓傳感器(14)、氣溫傳感器(15)、高壓內(nèi)燃機(jī)(1)綜合傳感器 (16)、獨(dú)立燃燒室氣溫、氣壓、氧傳感器(17)等組合而成，其特征在于高壓儲(chǔ)氣罐(11)依秩聯(lián)結(jié)單向閥II (8)、輸氣管道II (7)、輸氣管道I (4)、進(jìn)氣溫度控制器(5)、進(jìn)氣管道(6)、 高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的高壓噴氣門(1-14)而組成高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的獨(dú)立燃燒室(1-13)內(nèi)高壓可燃混合氣的主供氣系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于由高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的曲軸(1-21)輸出端通過齒輪&、齒輪&和電磁離合器(2)按需拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、 高壓空氣壓縮機(jī)(II )壓縮空氣；低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )依秩聯(lián)結(jié)單向閥I (3)、輸氣管道I G)、進(jìn)氣溫度控制器(5)、進(jìn)氣管道(6)、高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的高壓噴氣門(1-14)而組成高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的獨(dú)立燃燒室(1-1 內(nèi)高壓可燃混合氣的另一種供氣系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于由高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的曲軸(1-21)輸出端通過齒輪&、齒輪&和電磁離合器(2)按需拖動(dòng)低壓空氣壓縮機(jī)(I )、 高壓空氣壓縮機(jī)(II )壓縮空氣；低壓空氣壓縮機(jī)(I )、高壓空氣壓縮機(jī)(II )依秩聯(lián)結(jié)單向閥I (3)、輸氣管道I (4)、輸氣管道II (7)、順序閥(9)、空氣冷卻器(10)、高壓儲(chǔ)氣罐 (11)組成混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)的自身充氣系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于高壓內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸體(1-0 上有至少二個(gè)氣缸(1-06)、氣缸(1-06)內(nèi)壁噴涂絕熱陶瓷層；每個(gè)氣缸(1-06) 均有一個(gè)內(nèi)襯碳纖維補(bǔ)強(qiáng)Si3N4基陶瓷的獨(dú)立燃燒室(1-13)和一個(gè)鑲襯陶瓷頂?shù)幕钊?(1-03)及兩個(gè)排氣門(1-19)與相應(yīng)的鏈桿(1-01)和曲軸(1-21)的一部分；獨(dú)立燃燒室(1-13)安裝于氣缸蓋(1-11)上、獨(dú)立燃燒室(1-13)配有高壓噴氣門(1-14)及火花塞 (1-09)和壓電式噴油器(1-17)；陶瓷頂活塞(1-03)上配有一個(gè)Si3N4陶瓷活塞柱(1-07) 和Si3N4陶瓷密封套(1-08)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超級(jí)節(jié)能的混合動(dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)它由高壓內(nèi)燃機(jī)(1)、低壓空氣壓縮機(jī)(I)、高壓空氣壓縮機(jī)(II)和高壓儲(chǔ)氣罐(11)這四個(gè)主體；以及電子控制器ECU、傳感器組件，等組合而成?；旌蟿?dòng)力低碳發(fā)動(dòng)機(jī)為ECU提供了一個(gè)柔性的環(huán)境，ECU能方便、靈活的為發(fā)動(dòng)機(jī)全工況都組織好最優(yōu)化的工作模式，并實(shí)施有效的控制。本實(shí)用新型能精確的控制獨(dú)立燃燒室內(nèi)高壓燃油混合氣著火前的溫度，有效的組織高壓燃油混合氣平穩(wěn)快速低溫燃燒而獲得近零排放；氣缸和獨(dú)立燃燒室采用絕熱措施減少熱能流失、并用噴入高壓空氣來迅速吸收余熱而膨脹做功和實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)冷卻的方法，使其發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率ηe將能高達(dá)70～80％。
文檔編號(hào)F02D43/00GK202001123SQ201020273058
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者彭德康 申請(qǐng)人:彭德康